[发明专利]光感式液位仪

说明书

本发明公开了一种高精度的液位自动显示装置，它可用于一切观测常温液位的固定或相对固定的场所，其观测精度可达±0.3厘米。

现有的中国专利“光电式液位仪”（专利号CN 86 101109）是利用浮体上的两个导电滑轮沿着两根带电导轨垂向滚动接触取得电能后，使浮体上的聚光灯获得跟踪液位的光束，再由等间隔垂向分布的光敏元件所组成的传感装置识别光束所在位置，然后由显示器显示液位的。

由于这种液位仪存在着：（1）聚光灯耗能较大，外接电源是用两根电导轨及两个导电滑轮传输给聚光灯的，因此制造时对通电导轨和导电滑轮的选材及安装工艺要求严格成本较高;（2）因其带电能的导轨和滑轮裸露在与液体共同的空间里，可能产生的静电感应，使这种液位仪难以用于观测易燃易爆及腐蚀性较强的液体。

本发明的任务是提供一种精度高，造价低，性能稳定可靠，占用空间小，自动化程度高，适应性和抗干扰能力强的液位自动显示控制装置。可应用于各种观测精度与计量标准要求高的液位自动显示、记录、报警、液位自动控制及远程无线监测等场所。

本发明的任务是以如下方式完成的：利用跟踪液面的浮子上所密封的电源、发光器及透光窗发出跟踪液面的水平光束，再由等间隔垂向分布的感光元件及其逻辑电路和显示器来识别判断光束的位置，从而显示液位的，本发明具有结构简单，使用方便，安装维护容易，显示、报警控制液位准确可靠等优点。

以下结合附图对本发明作进一步详细描述：

附图为光感式液位仪的主体结构示意图：

附图中浮子[1]上密封装有发光器[3]及供其发光的电源[2]，发光器[3]在发光室[4]内，其光能由透光窗[5]向外水平发射;浮子[1]外壳固定装有滚轮[10]，当液位变化时，浮子[1]受滚轮[10]和其轨道[9]的制约上、下浮动，因浮子[1]在重力、浮力的作用下平衡于液面（滚轮[10]与轨道[9]的接触面之间略有间隙，正常情况下不接触，若浮子[1]偏移时略有接触，其产生的摩擦力也很微小）;故透光窗[5]发射出的水平光束相对于液面的高度可视为一个常量，因此水平光束的位置经常量校正后即为准确的液面位置;由透光窗[5]发射的水平光束照射在透光层[6]后由遮光层上的细小透光缝[7]射入传感器内的感光元件[8]上，经感光元件[8]所感应的信号通过其末端串接的至少两个相互并联的逻辑功能元件[11]及其电路对感光的至少有一个的感光元件[8]进行辨别后，由显示器[12]择其上位或下位取得单一的信号显示液面所在位置。也可将该液位信号转换成微波信号向遥远距离以外的微波接收装置发射，显示液位信号;还可在显示器[12]上装设程序控制装置，任意设定上、下限液位报警点，当液位势要超出上限或下限液位时发出警报信号，并可作为控制信号源触发液位控制执行机构动作。

遮光层上的细小透光缝[7]与传感器上等间隔垂向分布的感光元件[8]的垂向间距相对应;由透光窗[5]发射出的水平光束的垂向宽度应大于感光元件[8]的垂向间隔，以确保至少有一感光元件[8]感应到光束信号;在光束的垂向宽度内设定的光位水平线与液面为一常量高度差，该光位水平线位置与光束的上边沿（显示器[12]择上位）或下边沿（显示器[12]择下位）的垂向距离为感光元件[8]的垂向间距的一半，该半间距波束宽度可与感光元件[8]的垂向间距起到“四舍五入”的作用，使光感式液位仪的观测误差降至略大于“半间距”的效果。

实施时，如附图中所述的浮子[1]的导向形式用于容器内的液位观测场所，而在无容器的液位观测场所则应另加一个将浮子[1]及传器围于其内的方形壳体，该壳体内壁与传感器上的透光层[6]所围成的四边形的四个角或四条边作为浮子[1]上的滚轮[10]的轨道[9]，相应的四个滚轮[10]则呈球状或园柱状装于浮子顶面的四个角或四条边附近;发光器[3]采用耗电小发光穿透力强的红外线发生器为佳，使浮子[1]内所封闭的固定电源[2]的容量足以在相当长的时间内供发光器[3]发光，感光元件[8]则采用光敏度高面感应的红外线接收器，逻辑功能元件[11]则采用晶体二极管;感光元件[8]的间隔为1～20MM为佳，若排列位置不够可错开分为垂向的若干排;传感器可分段制作，独立封闭，各节之间可按实际需要由密封插排和插座彼此电连接。